JPS5845786B2

JPS5845786B2 - 発熱ユニツト

Info

Publication number: JPS5845786B2
Application number: JP5313879A
Authority: JP
Inventors: 寛文吉田; 利和中村
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1979-04-28
Filing date: 1979-04-28
Publication date: 1983-10-12
Also published as: JPS55144678A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は正特性サーミスタ素子を使用して気体もしくは
液体を加熱するようにした発熱ユニットに関する。

従来、この種の発熱ユニットとしては、例えば第１図に
示すように、チタン酸バリウム系の正特性磁器１に多数
の貫通孔２．・・・、２を設けてハニカム状に形成する
とともに両端面にオーム性電極３耘よび４を設け、これ
ら電極３釦よび４に給電を行って上記正特性磁器１を発
熱させ、ファン５から送給される流体を上記貫通孔２．
・・・、２に貫流させて加熱するようにしたハニカム型
ヒータ、あるいは、具体的には図示しないが、相対向す
る２つの局面に夫々電極を設けた多数の薄い正特性磁器
板を互いに平行となるように配置し、その間に空気もし
くは液体を通過させて加熱するようにしたラダー型ヒー
タ等が知られている。

しかしながら、上記の如きハニカム型ヒータ等にかいて
は、風の貫流方向と電極３，４によって正特性磁器１に
印加される電圧の方向とが同一の方向であるため、電極
３と４との間の温度分布は、第２図に曲線Ｗ。

で示すように、電極３と４の中間部の温度が高くなるの
に対し、ファン５によって、電極３から４に向う方向に
風Ｗが送給されると、曲線Ｗ□で示すように、温度の低
い風が通過する正特性磁器１の電極３から上記中間部に
至るＡＢ間の温度がＢＣ間の部分の温度よりも低くなり
、ピーク温度が排風部（ＢＣ間の部分）に移行すること
になる。

このため、上記ＢＣ間の部分の抵抗が高く々って該部分
に電圧が集中する。

所謂、ピンチ効果が発生し、発熱は大部分、上記のＢＣ
間の部分でのみ起り、ＡＢ間の部分では発熱体として充
分な寄与をしｈいため、発熱効率が低くｉる欠点があっ
た。

また、ファン５から送給される風Ｗの風速が大きくなる
と、上記正特性磁器１の抵抗は小さくなって流れる電流
が大きくなり、発生する熱量は大きくなるが、上記風速
が所定の値を越えると、正特性磁器１の抵抗値がそのキ
ュリ一点の前後で不安定に々す、消費電力が周期的に変
動する、所謂、電力振動が発生したりして、上記正特性
磁器１から送り出される風の温度が変化する欠点があっ
た。

本発明は、従来の発熱ユニットに釦ける上記欠点を解消
すべくｉされたものであって、巾方向に多数の貫通孔を
設けた放熱ブロックの端面から突出させた給電端子の導
出用の開口を有するとともに、板状の正特性サーミスタ
素子と上記放熱ブロックの端面を囲繞する分解組立可能
な枠体を設け、上記正特性サーミスタ素子と放熱ブロッ
クとの積層体と上記枠体との間に介装したバネ部材によ
って上記積層体を枠体内に固定することにより、■正特
性サーミスタ素子が発生する熱を放熱ブロックを介して
上記貫通孔を貫流する気体もしくは液体に伝達するよう
にして、正特性サーミスタ素子にピンチ効果や電力振動
が発生するのを防止し、発熱効率の向上と温度変動の安
定化を図る、■成型や焼成の容易な板状の正特性サーミ
スタ素子と金属製の安価な放熱ブロックを使用してコス
トを引き下げる。

■枠体とバネ部材とを使用して組立の簡略化を図る、■
放熱ブロックに給電端子を一体に設けてリード線の引出
しの簡略化を図る、ようにした発熱ユニットを提供する
ことを目的としている。

以下、本発明の実施例を示す図面を参照して詳細に説明
する。

第３図および第４図にかいて、１１．・・・、１１は板
状の正特性サーミスタ素子、１２．・・・、１２は巾方
向に六角形状（これに限らず三角形、四角形、円形等い
かなるものでも可）の多数の孔１３゜・・・、１３を設
けてハニカム状に形成した放熱ブロック、１４は上記正
特性サーミスタ素子１Ｌ・・・。

１１と放熱ブロック１２１・・、１２を互いに積層体を
固定する枠体、１５は該枠体１４の一部をなす押え板、
１６は押えバネである。

上記正特性サーミスタ素子１１．・・・９１１は、例え
ば、チタン酸バリウム系の正特性磁器板１１ａの表面袋
よび裏面に夫々オーム性の電極１１ｂおよび１１ｃを設
けるとともに、これら電極１１ｂ釦よび１１ｃの電極面
を夫々放熱面とするようにした両面電極タイプのもので
ある。

一方、放熱ブロック１２．・・・、１２は、アルミニウ
ム等の熱伝導性態よび電気伝導性の良好な金属を、例え
ば、ダイキャストにより、その長さが上記正特性サーミ
スタ素子１１．・・・、１１の長さの２倍よりもや＼大
きく、かつ、巾が上記正特性サーミスタ素子１１．・・
・１１の横巾と同等かあるいは横巾よりもや＼大きな
直方体のハニカム状に形成するとともに、これら放熱ブ
ロック１２゜・・・、１２の一方もしくは両方の端面の
中心部からはギボシ（擬宝珠）状の雄端子（以下、ギボ
シ雄端子と記す。

）１２ａを突出させている。上記正特性サーミスタ素子
１１．・・・、１１″Ｊ＝−よび放熱ブロック１２．・
コ１２を固定する枠体１４は、耐熱性を有する樹脂を
大略コ字状に成型したものであって、該枠体１４の側板
１４ａ＞よび１４ｂには、上記放熱ブロック１２．・・
・、１２の雄端子１２ａ、・・・、１２ａの直径よりも
や＼大きな巾をなすように、これら側板１４ａおよび１
４ｂの上端から底板１４ｃ近くまで切り込むことにより
、上記雄端子１２ａ、・・・、１２ａを突出させる開口
１７．１７を夫々設けるとともに、これら開口１７，１
７の外周部を上記側板１４ａおよび１４ｂの厚さの１７
２程度もしくはそれ以上の深さに外側から掘り込んで、
凹部１８，１Ｂを設けている。

また、枠体１４の上記側板１４ａ＞よび１４ｂの上端部
には、次に述べる押え板１５を取り付けるネジ１９．・
・・、１９の挿通孔２０．・・・、２０を設ける一方、
底板１４ｃには、中心部に取付孔２１を設けて本発熱ユ
ニットを外装ケース（図示せず。

）等に取り付ける取付片２２を設けている。上記押え板
１５は、枠体１４と同様の耐熱性の樹脂からなり、その
両端部には、枠体１４の側板１４ａおよび１４ｂに夫々
設けた開口１７，１７耘よび凹部１８，１８の横断面形
状に略等しい寸法および形状を有する嵌合部１５ａ＞よ
び１５ｂを設け、これら嵌合部１５ａ″Ｊ＝−よび１５
ｂに前記ネジ１９．１９をネジ込むネジ孔２３．・・・
、２３を設ける一方、上記枠体１４に設けた取付片２２
と同様に、中心部に取付孔２４を有する取付片２５を設
けている。

次に、押えバネ１６は、燐青銅等のバネ性を有する長方
形状の板材をその横断面が略円弧をなすように湾曲させ
たものである。

なか、２６．２６は正特性サーミスタ素子１１゜・・・
、１１のカバーであって、これらカバー２６゜２６は、
上記枠体１４および押え板１５と同様の耐熱性の樹脂を
板状に成型し、その両端部に上記押え板１５に設けた嵌
合部１５ａ、１５ｂと同様の寸法釦よび形状を有する嵌
合部２６ａ、２６ｂを設けるとともに、その内部に２枚
の正特性サーミスタ素子１１，１１を嵌入する四角形状
の嵌入孔２６ｃ、２６ｃを夫々設けている。

上記のカバー２６．２６のうち、下側のカバー２６の嵌
入口２６ｃには、２個の正特性サーミスタ素子１１，１
１を嵌入した状態で、上記カバー２６を最下段の放熱ブ
ロック１２上に重ね合せた後、その上に中間段の放熱ブ
ロック１２を積み重ねている。

さらに、中間段の上記放熱ブロック１２上には、上記と
同様に、いま一つのカバー２６をその嵌入孔２６ｃに２
枚の正特性サーミスタ素子１１，１１を嵌入した状態で
重ね合せた後、その上に最上段の放熱ブロック１２を積
み重ねることによって、放熱ブロック１２．・・・、１
２と正特性サーミスタ素子１１．・・・、１１の積層体
を形成している。

上記積層体は、放熱ブロック１２．・・・、１２の雄端
子１２ａ９・・・、１２ａを枠体１４の側板１４ａ、１
４ｂの開口１７，１７から突出させるとともに、カバー
２６，２６の嵌合部２６ａ。

２６ｂを上記開口１７，１７釦よび凹部ｉｓ、ｉｓに嵌
合させた状態で、上記枠体１４内に嵌入している。

枠体１４の側板１４ａ＞よび１４ｂの上端部には押え板
１５の嵌合部１５ａ＞よび１５ｂを、上記カバー２６．
２６と同様に嵌合させて、鉄脚え板１５と積層体の上記
最上段の放熱ブロック１２との間に押えバネ１６を介装
し、ネジ１９．・・・、１９を上記側板１４ａ、１４ｂ
の挿通孔２０、・、２０耘よび押え板１５のネジ孔
２３．・・・、２３にネジ込んで固定している。

このようにすれば、正特性サーミスタ素子１１゜・・・
、１１耘よび放熱ブロック１２．・・・、１２の積層体
は枠体１４によって囲繞されるとともに、押えバネ１６
によって、枠体１４の底板１４ｃに向って付勢され、正
特性サーミスタ素子１１．・・・、１１の放熱面と放熱
ブロック１２．・・・、１２とが熱的、空気的に密着し
た状態で、上記積層体が枠体１４内に固定されることに
なる。

発熱ユニットを上記構成として、第５図に示すように、
放熱ブロック１２．・・・、１２のギボシ雄端子１２ａ
、・・・、１２ａに外部から圧嵌するとともに、カシメ
等によってリード線２７を取り付けたギボシ雌端子２８
により、最上段の放熱ブロック１２と最下段の放熱ブロ
ック１２とを互いに接続するとともに、上記と同様のギ
ボシ雌端子２８によって、中段の放熱ブロック１２と最
上段もしくは最下段の放熱ブロック１２との間に電圧を
印加すると、各正特性サーミスタ素子１１．・・・、１
１は発熱する。

正特性サーミスタ素子１１．・・・、１１から発生した
熱は、各放熱ブロック１２．・・・、１２を介して貫通
孔１３．・・・、１３を貫流する気体に伝達されるが、
その貫流方向は、正特性磁器板１１ａに電極１１ｂ、１
１ｃより印加される電圧の方向に対して垂直となってか
り、上記正特性磁器板１１ａの厚み方向の温度分布は、
上記の気体の温度に殆んど影響され女いため、従来のよ
うにピンチ効果が発生することはなく、貫通孔１３．・
・１１３を貫流する気体は高い効率で加熱される。

また、正特性サーミスタ素子１１．・・・、１１が発生
する熱は、放熱ブロック１２．・・・、１２を介して上
記の気体に伝達されるため、気体の流速が大きくなって
も急激に正特性磁器板１１ａが冷却されて電力振動を起
すようなことはない。

次に、第６図に示す実施例は、正特性サーミスタ素子１
１．・・・、１１釦よび放熱体１２．・・・、１２から
なる、第３図に示すものと同様の積層体の最下段の放熱
ブロック１２と板状の押え板１５との間に、波形に底型
した押えバネ１６を介装し、その両側から第７図に示す
ような枠体１４．１４を後述するようにして嵌め込むよ
うにしたものである。

上記枠体１４．１４は、第７図に示すように、長手方向
に一列に、放熱ブロック１２．・・・、１２のギボシ雄
端子１２ａ、・・・、１２ａを遊嵌する孔２９．３０，
３１、最上段の放熱ブロック１２の両端面から突出させ
た突起１２ｂ、１２ｂを嵌入する孔３２訟よび上記押え
板１５の両端から突出させた突起１５ａ、１５ａを嵌入
する孔３３を夫夫設けるとともに、その両端部に、第３
図と同様に、中心部に取付孔３４を有する取付片３５．
３５を設けている。

上記枠体１４．１４は、上記押えバネ１６の反発力によ
り、最上段の放熱ブロック１２に設けた上記実記１２ｂ
、１２ｂを枠体１４，１４の孔３２．３２の内壁に、ま
た押え板１５に設けた突起１５ａ、１５ａを上記枠体１
４，１４の孔３３゜３３の内壁に圧接させて、上記積層
体の両側に嵌め込むようにしている。

このようにすれば、強度は第３図のものよりも弱くなる
が、最終的に上記枠体１４．１４の取付孔３４．・・・
、３４で本発熱ユニットを外装ケース等のセットへ組み
付ければ確実に上記積層体を保持できるため、充分に実
用に供せるばかりでなく、組立も簡単化される。

なか、最上段の放熱ブロック１２の突起１２ｂ。

１２ｂおよび押え板１５の突起１５ａ、１５ａには、第
８図ａに押え板１５の突起１５ａ、１５ａの場合につい
て示すように、鉤状部４０．４０を設け、枠体１４．１
４を抜止めするようにしてもよい。

また、第８図すに示すように、中心に向って舌片を突出
させた止め金４１をギボシ雄端子１２ａに外嵌めして枠
体１４．１４を抜止めしてもよい。

発熱ユニットを上記構成としても、第３図の発熱ユニッ
トと略同−の作用督よび効果を得ることができる。

以上にかいて、本発明の基本的な実施例について説明し
たが、本発明は上記実施例に限定されるものでは女＜、
以下に述べるような種々の変形例が考えられる。

■ ギボシ雄端子１２ａ、・・・、１２ａの代りに第９
図に示すように、先端部に板バネ状の雌端子２８の抜止
め用の突起３６を有するタブ端子１２ａを突設する。

■ 第３図に示す発熱ユニットに釦いて、ネジ１９、・
・・、１９の代りにビン等の部材を使用する。

■ 枠体１４、押え板１５督よびカバー２６等は耐熱性
の樹脂の代りに磁器を使用する。

■ 上記カバー２６に、第１０図ａおよび第１０図すに
示すように棧４２を設けて正特性サーミスタ素子１１．
・・・、１１の位置決を確実彦ものとするとともに、強
度を向上させる。

■ カバー２６に、第１０図すに示すように、鍔４３．
４３を設けて、カバー２６の内部に埃等が侵入しないよ
うにする。

な訃、正特性サーミスタ素子１１．・・・、１１の個数
、放熱ブロック１２．・・・、１２の個数についても、
上記実施例に限定されるものではない。

また、第３図の発熱ユニットの場合、第１１図に示すよ
うに、両端を開口させてギボシ雄端子１２ａに外嵌する
ようにした筒状のギボシ雌端子３７、・・・、３７によ
って、２個（もしくはそれ以上）の発熱ユニットを結合
して使用することもできる。

以上、詳細に説明したことからも明らかなように、本発
明は、板状の正特性サーミスタ素子と巾方向に多数の貫
通孔を設けた熱伝導性および電気伝導性の良好永金属よ
りなる放熱ブロックとの積層体と分解組立可能な枠体と
の間にバネ部材を介装して、上記積層体を枠体内に固定
するようにしたから、正特性サーミスタ素子の厚み方向
の温度分布は、上記の気体もしくは液体等の温度に殆ど
影響されることがないため、従来のように、ピンチ効果
が発生することはなく、高い効率で上記の気体や液体を
加熱することができる。

また、正特性サーミスタ素子が発生する熱は、放熱ブロ
ックを介して放熱され、正特性サーミスタ素子が直接、
上記の気体等を加熱するものでは永いため、気体等の流
速が大きくなっても、正特性サーミスタ素子が急激に冷
却されて電力振動を起すようなことはなく、安定な温度
で上記の気体等を加熱することができる。

さらに、本発明にかいては、底型や焼成の容易な板状の
正特性サーミスタ素子を使用するとともに、製作の容易
な金属製の放熱ブロックを使用しているため、コストも
従来のものに比較して大巾に引き下げることができる一
方、分解組立可能な枠体とバネ部材を使用しているため
発熱ユニットの組立が非常に簡単化されるとともに、放
熱ブロックに一体に給電端子を設けるようにしているた
め、リード線の引出しも非常に簡単化することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の発熱ユニットの縦断面図、第２図は第１
図の正特性磁器の厚み方向の温度分布の説明図、第３図
は本発明に係る発熱ユニットの一実施例の一部断面正面
図、第４図は第３図の分解斜視図、第５図はギボシ雄端
子と雌端子の斜視図、第６図は第３図とは別の実施例の
一部断面正面図、第７図は第６図の発熱ユニットの枠体
の斜視図、第８図ａおよびｂは夫々枠体の取付説明図、
第９図はタブ端子と雌端子の斜視図、第１０図ａ釦よび
ｂは夫々カバーの変形例の斜視図、第１１図は２個の発
熱ユニットを結合する場合の説明図である。１１・・・正特性サーミスタ素子（１１ａ・・・正特性
磁器板、１１ｂ、１１ｃ・・・電極）、１２・・・放熱
ブロック（１２ａ・・・ギボシ雄端子）、１３・・・貫
通孔、１４・・・枠体、１５・・・押え板、１６・・・
押えバネ、１７・・・開口、２７・・・リード線、２８
・・・ギボシ雌端子、２８・・・雌端子。

Claims

【特許請求の範囲】

１表面および裏面に夫々オーム性の電極を設けるとと
もにこれら電極面を放熱面とする少くとも一つの板状の
正特性サーミスタ素子と、巾方向に多数の貫通孔を有す
るとともに長手方向の端面から給電端子を突出させた熱
唱よび電気伝導性の良好な金属よりなる直方体状の放熱
ブロックと、上記給電端子の導出用の開口を有し、上記
正特性サーミスタ素子と放熱ブロックの端面を囲繞する
分解組立可能な枠体と、上記放熱ブロックと正特性サー
ミスタ素子とを積層した状態で抑圧保持するバネ部材と
からなり、上記正特性サーミスタ素子と放熱ブロックと
を交互に積層した積層体と上記枠体との間に介装した上
記バネ部材によって上記積層体を枠体内に固定するよう
にしたことを特徴とする発熱ユニット。